工业企业节能技术培训(银川)课件.ppt

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1、2022/12/9,1,“能源管理师”培训 工业企业节能技术,2,整体概述,概述二点击此处输入相关文本内容,概述一点击此处输入相关文本内容,概述三点击此处输入相关文本内容,2022/12/9,3,目 录,一、能源、节能基本概念二、工业余热回收利用技术三、锅炉节能四、蒸汽及凝结水系统节能五、流体自动控制系统,六、高效电机与变频调速七、煤层气的开发利用八、工艺革新九、能源管理信息系统十、案例分析,2022/12/9,4,一、能源、节能基本概念,2022/12/9,5,能量是物体或物质系统做功的能力，是物质运动的量度。 分机械能、内能、电磁能、辐射能、化学能、核能等6类 能源是指已开采出来可供使用的

2、自然能量资源和经过加工 或转换的能量的来源 尚未开发出来的能量资源称为资源，不列入“能源”的范畴 能量资源是指自然界中存在的可能为人类利用来获取能量 的自然资源，其范围随着科学技术的发展而扩大,1.1 能源,1、能量、能源及能量资源,2022/12/9,6,（1）一次能源与二次能源一次能源指从自然界取得的未经任何改变或转换的能源，如原煤、原油、天然气、生物质能、水能、核燃料、太阳能等；二次能源指由一次能源经加工转换而成的能源产品，如煤气、焦炭、汽油、煤油、柴油、重油、火电、蒸汽等。（2）常规能源与新能源常规能源是指在现有经济和技术条件下已经大规模生产和广泛使用的能源，如煤炭、石油、天然气、水能

3、和核裂变能；新能源指正在开发利用但尚未普遍使用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能、氢能等。（3）可再生能源与非再生能源可再生能源指在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源，如水能、风能、太阳能、潮汐能等；非再生能源指经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，如原煤、原油、天然气等。,1.1 能源,2、能源的分类,2022/12/9,7,（1）能源的实物量单位,1.1 能源,3、能源的计量单位及其换算,1t1000kg；1bbl159L；加仑分美国加仑（Usgal）和英国加仑（Ukgal），1Usgal3.785L，1Ukgal4.546L。,2022/12/9,8,（2）能源单位 焦耳

4、（J）定义为1牛顿的力作用于质点，使它沿力的方向移动1米距离所做的功；或者用1安培电流通过1欧姆电阻1秒钟所消耗的电能。焦耳是我国热量单位的法定计量单位，也是国际制单位。 卡（cal）西夏区医院对面清源大厦，宁夏党校定义为1克纯水在标准气压下，温度升高1摄氏度所需的热量。我国现行热量单位卡有20卡、国际蒸汽表卡及热化学卡。 千瓦时（kWh）：电量的计算单位 焦耳与卡、千瓦时的换算公式为：1卡（20）4.1816J1国际蒸汽表卡4.1868J1热化学卡4.1840J1kWh3.6106J,1.1 能源,3、能源的计量单位及其换算,2022/12/9,9,（3）当量单位 燃料热值高位热值：燃料完全

5、燃烧，燃烧产物中的水蒸汽凝结成水时的发热量低位热值：燃料完全燃烧，燃烧产物中的水蒸汽仍以气态存在时的发热量 当量热值与等价热值当量热值：某种能源本身所含的热量。具有一定品位的某种能源，其当量 热值是固定不变的，如电的当量热值为3600KJ/（kWh）等价热值：为了获得一个度量单位的某种二次能源所消耗的以热值表示的 一次能源量。等价热值当量热值转化效率 标准煤与标准油标准煤：指按照标准煤的热当量值计算各种能源量时所用的综合换算指标标准油：指按照标准油的热当量值计算各种能源量时所用的综合换算指标,1.1 能源,3、能源的计量单位及其换算,2022/12/9,10,常用的能源折算标准煤参考系数,20

6、22/12/9,11,中华人民共和国节约能源法中定义，节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。其中： 技术上可行是指在现有技术基础上可以实现 经济上合理就是要有一个合适的投入产出比 环境可接受是指既要节能，还要减少环境污染 社会可以接受是指不影响正常的生产与生活水平的提高 有效就是要降低能源的损失与浪费,1、节能的定义,1.2 节能,2022/12/9,12,狭义节能是指节约煤、油、电、气等能源 广义节能是指除狭义节能内容之外，还包括节约原材料、运力、人力、资金、提高作业效率等各个方面

7、就狭义节能的内涵而言，是指从能源资源的开发、输送分配、转换（电力、蒸汽）或加工（成品油、煤气）为二次能源，直到用户的消费等各个环节，都有节约能源的具体问题 狭义节能又可分为直接节能和间接节能两种方式,2、广义节能和狭义节能,1.2 节能,2022/12/9,13,直接节能是指通过加强能源的科学管理和推动技术进步，在满足生产和生活同等需要的条件下，直接减少的能源消耗量。 间接节能是相对直接节能而言的，具体反映在除直接节能原因外的单位产值能耗的降低上。其范围很广，主要包括调整经济结构（如产业结构、企业结构、产品结构和能源消费结构），合理组织生产，节约原材料及其他消耗品，提高资源综合利用效益等方面的

8、内容。合理组织运力、进口高耗能产品等也属于间接节能。,3、直接节能和间接节能,1.2 节能,2022/12/9,14,1、节能相关基础理论课程,1.3 节能理论基础,工程热力学 传热理论 燃烧理论 流体力学 工质（蒸汽、空气等）特性理论 传质（干燥）理论 自动控制,化学热力学化学动力学,2022/12/9,15,第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处 于热平衡状态（温度相同），则它们彼此也必定处于热平衡状态 第一定律：热力系内物质的能量可以传递，其形式可以转换，在转换 和传递过程中各种形式能源的总量保持不变 第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响； 不

9、可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响； 不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零 第三定律：不可能用有限个手段和程序使一个物体冷却到绝对温度零 度；在绝对零度，任何完美晶体的熵为零,2、热力学四大定律,1.3 节能理论基础,2022/12/9,16,3能源转换利用的关系,热能,电能,机械能,风能,水能,化学能,核能,地热能,太阳能,一次能源（天然存在）,二次能源,聚变,水车,热机,电动机,发电机,直接利用,燃料电池,风车,水轮机,燃烧,裂变,利用,光热,转换,光电转换,生物质,（汽轮机、燃气机等）,光合作用,光能利用,1.3 节能理论基础,2022/12/9,17,节约能的质量

10、宏观节能、系统节能 利用热力学第二定律 转换的方向、条件和限度 焓火用+火无 节约能的数量微观节能、设备节能 利用热力学第一定律,4、节能的两大方向,1.3 节能理论基础,2022/12/9,18,5、卡诺循环,高温存储器,低温存储器,热机,等温可逆膨胀绝热可逆膨胀等温可逆压缩绝热可逆压缩,1.3 节能理论基础,2022/12/9,19,6、热电厂蒸汽动力朗肯循环,锅炉,水泵,水压缩,水加热至过热蒸汽,蒸汽作功,蒸汽冷凝成水,3 4水在水泵中被压缩升压。4 1 进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后。1 2 进入透平机膨胀作功。2 3 作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成水，再回到水泵中，完成

11、一个循环。,蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。,1.3 节能理论基础,2022/12/9,20,7、热电厂蒸汽动力再热循环,1.3 节能理论基础,2022/12/9,21,8、热电厂蒸汽动力回热循环,1.3 节能理论基础,2022/12/9,22,9、热电联供循环,1.3 节能理论基础,2022/12/9,23,10、IGCC（整体煤气化联合循环 ）,1.3 节能理论基础,2022/12/9,24,（1）热传导依靠物体中微观粒子的热运动，如固体中的传热；（2）热对流流体质点（微团）发生宏观相对位移而引起的传热现象。对流传热只发生在流体中，通常把传热表面与接触流体的传热也称为对流

12、传热；（3）热辐射高温物体以电磁波的形式进行的一种传热现象，热辐射不需要任何介质做媒介；在高温情况下，辐射传热成为主要传热方式。,11、热量传递的方式,1.3 节能理论基础,2022/12/9,25,（1）冷却器：冷却工艺物流的设备。冷却剂有水、氨、氟利昂等。（2）加热器：加热工艺物流的设备。加热介质有水蒸汽、导热油、熔盐等。（3）再沸器：用于蒸发蒸馏塔底部的物料设备；分热吸式和动力循环式。（4）冷凝器：蒸馏塔顶物流的冷凝或者反应器冷凝循环回流的设备。（5）蒸发器：专门用于蒸发溶液中水分或者溶剂的设备。（6）过热器：对饱和蒸汽再加热升温的设备。（7）废热锅炉：回收工艺的高温物流或废气中热量而产

13、生蒸汽的设备。（8）换热器：两种不同温位的工艺物流相互进行热交换的设备。,12、热交换设备的种类（按功能分）,1.3 节能理论基础,2022/12/9,26,（1）管壳式 固定管板式、浮头式、填料函式、U形管式（2）板式波纹板式、板翅式、螺旋板式、伞板式（3）管式空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式（4）液膜式升降膜式、刮板薄膜式、离心薄膜式（5）其它型式板壳式热管,13、换热器的分类（按结构分）,1.3 节能理论基础,2022/12/9,27,管壳式换热器,2022/12/9,28,板式换热器,2022/12/9,29,夹套釜换热器,蛇形管换热器,2022/12/9,30,能耗是指规定的体系在一

14、段时间内所消耗的能源数量 一台设备/装置的能耗称设备/装置能耗 车间/部门能耗称车间/部门能耗 项目/企业能耗称项目/企业能耗 能耗分实物能耗和综合能耗 实物能耗指规定的耗能体系在一段时间内实际消耗的各种能源实物量 综合能耗指规定的耗能体系在一段时间内实际消耗的各种能源实物量按 规定的计算方法和单位分别折算为一次能源后的总和（通常指tce）,1.4 能耗、节能量与节能率,1、能耗,2022/12/9,31,节能量是指在完成相同的产品、产值、工作量的前提下，所少消耗的能源量，包括由于提高管理水平和技术水平而使单位产品（或产值）能源消耗量下降的直接节约的能源数量，以及由于调整产业结构、产品结构等而

15、使单位产值能源消耗量下降的间接节约的能源数量。常用以下公式计算： E（emeb）Gb E：节能量 em：单位产品（产值或工作量）能耗的目标值 eb：报告期单位产品（产值或工作量）的能耗 Gb：报告期的产品产量（产值或工作量）,1.4 能耗、节能量与节能率,2、节能量,2022/12/9,32,节能率是指报告期单位产量（产值或工作量）能耗比目标值的降低率，是反映能源节约程度的综合指标。计算公式为： （1eb/em）100%,1.4 能耗、节能量与节能率,3、节能率,2022/12/9,33,1.5 能源效率,能源效率分开采效率、加工和转换效率、储运效率及终端利用效率 开采效率即采收率，用开采出来

16、的产量的热值与储量的热值之比来衡量 加工和转换效率是指加工和转换出来的能源产量与投入的能源产量之比， 其差额即加工转换过程中的损失和耗用的能源 储运效率用能源输送、分配和储存过程中的损失来衡量，输电线路中的 变压器和管道输送泵所消耗的能源要计算在内 终端利用效率是终端用户得到的有用能与过程开始时输入的能源量之比 通过计算能源效率，可预测各环节节能潜力，为节能规划提供依据,2022/12/9,34,1.6 节能量的计算,定义：节约量=（当年单产能耗上年同期单产能耗）报告期实际产量 总节能量计算公式：Ec（EdiEsi）Mi（EiMi）Ec：企业或部门按产量计算的当年总节能量，t（标准煤）Edi：

17、第i种产品当年的单位产品能耗，t（标准煤）Esi：第i种产品上一年的单位产品能耗，t（标准煤）Mi：第i种产品当年的产量，t（件、箱等）Ei：第i种产品的单位产品能耗节能量，t（标准煤） 计算结果是负数，说明能源节约了；否则就多消耗了能源,1、按单位产品能耗计算节能量,2022/12/9,35,1.6 节能量的计算,企业产值总节能量的计算公式为 ：Ec（EdEs）GEGEc：企业或部门按产值计算的当年总节能量，t（标准煤）Ed：企业或部门当年的单位产值能耗，t（标准煤）/万元 Es：企业或部门上一年的单位产值能耗，t（标准煤）/万元 E：企业或部门单位产值能耗节能量，t（标准煤）/万元 G：企

18、业或部门当年产值，万元 计算结果是负数，说明能源节约了；否则就多消耗了能源,2、按单位产值能耗计算节能量,2022/12/9,36,1.7 能源的计量,能源计量包括对能源购入、储存、加工转换、终端利用全流程的测量 能源计量器具包括各种能源测量装置、仪器仪表、便携式仪器仪表、各种能源品质分析检测装置和辅助测量设备等 能源计量所涉及的测量参数主要是热能和电能参数，如流量、压力、温度、电流、电压、功率、功率因数等 能源计量所涉及的测量误差、准确度、不确定度、误差合成、测量有效位数及末位舍取原则等,1、基本概念,2022/12/9,37,1.7 能源的计量,进、出企业的一次能源、二次能源及载能工质 企

19、业自产的二次能源及载能工质 能源自产单位自产自用的一次能源 企业能源的购入储备、加工转换、输送分配和生产工艺消耗的能源及载能工质 企业管理部门和其他生产辅助部门消耗的能源及载能工质 已利用的余热（能） 余热余能资源量及其利用量和利用率,2、能源计量的范围,2022/12/9,38,1.7 能源的计量,1）能源计量率（检测率）企业统计管理的各类能量总量企业能源购入总量100%2）能源计量器具配备率企业已配备的能源计量器具数企业应配备的能源计量器具数100%3）能源计量器具完好率（抽验合格率）抽查合格的能源计量器具数抽查能源计量器具总数100%4）能源计量标准器具周检合格率计量标准器具周检合格数计

20、量标准器具周检基数100%5）能源计量器具周检合格率计量器具周检合格数计量器具周检基数100%,3、能源计量的考核指标,2022/12/9,39,二、工业余热回收利用技术,2022/12/9,40,余热是指在目前条件下有可能回收和重复利用而尚未回收 利用的那部分能量 余热资源被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的第五 大常规能源 我国工业企业的余热利用潜力很大，余热利用在当前节约 能源中占重要地位 余热资源的回收利用，要求工艺上需要、技术上可行、经 济上合理和保护环境，因此并非轻而易举的事情 如何应用当代最新科学技术，充分利用余热资源是摆在我 们面前的重要任务,2.1 概述,2022/12/9

21、,41,高温烟气的余热约占余热资源总量的50% 高温产品和炉渣的余热约占余热资源总量的4%6% 冷却介质的余热约占余热资源总量的15%23% 可燃废气、废液和废料的余热约占余热资源总量的8% 废水的余热约占余热资源的10%16% 化学反应余热约占余热总量的10%,2.2 常见的余热资源,2022/12/9,42,钢铁工业余热余能资源回收利用状况（单位：kgcet）,2022/12/9,43,2.3 按温度划分的余热资源,2022/12/9,44,2.4 按行业划分的余热资源,2022/12/9,45,2.5 按种类分布的余热资源,2022/12/9,46,2.6 余热资源等级（GB/T 102

22、8-2000）,2022/12/9,47,把重点放在提高现有设备的效率上，尽量减少能量损失 余热优先由本设备或本系统加以利用，如预热助燃空气、 预热燃料或被加热物体（工质、工件） 生产蒸汽或热水，以及产生动力 进行详细的经济、技术和环境可行性分析,2.7 余热回收原则,2022/12/9,48,1减少余热产生,（1）改进前的热网络,2.8 余热回收利用实例,2022/12/9,49,（2）改进后的热网络,2022/12/9,50,2、蓄热式燃烧技术,（1）早期的工业炉窑,2022/12/9,51,（2）安装空气预热器的工业炉窑,2022/12/9,52,（3）蓄热式燃烧技术,2022/12/9

23、,53,（4）助燃空气和煤气双预热,2022/12/9,54,（5）煤气燃烧温度与助燃空气温度和煤气温度的关系,Q：煤气热值，kcal/Nm3Ta、Ca：参与燃烧的助燃空气的温度和定压比热，单位分别为和kcal/（Nm3）Tg、Cg：参与燃烧的燃气的温度和定压比热，单位分别为和kcal/（Nm3）Cs：烟气的定压比热，kcal/（Nm3）Ra、Rs：空燃比和烟燃比。,2022/12/9,55,3、余热制冷,合成氨工艺余热制冷技术系统图,2022/12/9,56,3、余热制冷,氯碱化工工艺,2022/12/9,57,4余热锅炉,2022/12/9,58,5、余热发电（钢铁厂烧结炉）,2022/1

24、2/9,59,5、余热发电（干熄焦）,2022/12/9,60,干熄焦节能效果,干法熄焦可以回收红焦显热的80%（红焦显热占炼焦热耗的35%40%），吨焦可产生3.9MPa 的蒸汽0.45t 干熄焦使焦炭质量得到提高，M40提高3%4%，M10提高0.3%0.8%，热反应性降低10%13%；在焦炭质量不变的条件下，可多配10% 20%弱黏结性煤，节水0.38tt 焦 高炉使用干熄焦的焦炭可增产1%，降焦比2%,2022/12/9,61,5、余热发电（水泥干法回转窑）,2022/12/9,62,6、闪蒸汽喷射加压回收,凝结水减压收集罐,蒸汽加压泵,接上游凝结水管道,接上游凝结水管道,凝结水,凝结

25、水自动泵,操作蒸汽,加压凝结水,接下游凝结水管道,接相应等级低压管网,浮球疏水阀,2022/12/9,63,7、闪蒸汽定压、凝结水加压回收,凝结水收集罐,接上游凝结水管道,接上游凝结水管道,凝结水,凝结水自动泵,操作蒸汽,加压凝结水,接下游凝结水管道,接低压管网或乏汽管网,浮球疏水阀,闪蒸汽,定压溢流阀,2022/12/9,64,电泵的局限,2022/12/9,65,凝结水自动泵工作原理,进水开始状态,进水结束状态,加压开始状态,加压结束状态,2022/12/9,66,8、热管技术,热管的工作原理,热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1.310-11.310-4Pa的负压后充以适量的工作液

26、体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段）。根据应用需要在两段中间可布置绝热段。,1管壳；2管芯；3蒸汽腔；4工作液,2022/12/9,67,8、热管技术,热管的工作过程,1）通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯热量从热源传递到液汽分界面；2）液体在蒸发段内的液汽分界面上蒸发；3）蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；4）蒸汽在冷凝段内的汽液分界面上凝结；5）热量从汽液分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源；6）在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。,2022/12/9,68,8、热管技术,热管的基本特性,1）超强的

27、导热性导热速度快、强度大、效率高。2）良好的等温性良好的等温性使热管在很小的温差下，传递很大的热通量，传热阻力小。3）热流密度可变性以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量；或反之。4）热流方向可逆性此任意一端受热就可作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。5）安全可靠性不存在管内超压，不怕干烧。6）环境的适应性不受环境的限制，可根据环境的需要而单独设计。7）应用领域广超导热管形状具有更大的灵活性，能适应各种恶劣的工作环境。应用范围广。,2022/12/9,69,钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案 当前国家鼓励发展的环保产业设备目录 节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法 节能减

28、排综合性工作方案 “十一五”十大重点节能工程实施意见 “十一五”规划纲要节能中长期专项规划,2.9 国家大力支持余热回收利用的政策,2022/12/9,70,三、锅炉节能,2022/12/9,71,3.1 锅炉分类,1按用途分：电站锅炉、工业锅炉、动力锅炉、车船用锅炉、生活锅炉2按能源分：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、生物质锅炉3按燃烧方式分：室燃炉、沸腾炉、旋风炉、层燃炉4按出口蒸汽压力分：低压锅炉（小于2.5MPa）、中压锅炉（2.54.0MPa）、高压锅炉（4.010MPa）、超高压锅炉（1013.7MPa）、亚临界锅炉（13.716.7MPa）、超临界锅炉（22MPa）,20

29、22/12/9,72,3.2链条炉设备,2022/12/9,73,3.3 循环流化床设备,2022/12/9,74,循环流化床锅炉原理示意图,2022/12/9,75,3.4 省煤器,2022/12/9,76,目的是控制锅炉水中总溶解固体物（TDS）的含量 原理：测量锅炉电导率，与设定值比较，TDS过高时打开排污控制阀 组成：电导率感应器、排污控制器、排污控制阀、采样冷却器等 不同压力下减少排污量的节能效果,3.5 控制炉水中的TDS,2022/12/9,77,1、闭环的TDS控制系统,2022/12/9,78,2、人工排污TDS对于时间的分布,2022/12/9,79,3、闭环控制方式TDS

30、对于时间的分布,2022/12/9,80,3.6 从锅炉排污中回收热量,2022/12/9,81,1、除氧的必要性和除氧方法,1. 给水除氧的必要性,O2 、CO2腐蚀金属 不凝结性气体和氧化物盐垢沉积恶化传热效果,2. 给水除氧的方法,化学除氧：生成氧化物可溶性盐，除氧彻底，但不能除去其它气体；药剂昂贵；常用药剂：Na2SO3, N2H4（肼） 热力除氧：既能除氧又能除去其它气体,3.7 热力除氧器,2022/12/9,82,2、热力除氧原理,1. 亨利定律动态平衡时，单位体积水中溶解的气体量b 和水面上该气体的分压力成正比。分压力为0，溶解度为0,2. 道尔顿定律混合气体全压力等于各组成气

31、（汽）体的分压力之和。水蒸汽分压力为全压力时，气体分压力为0,2022/12/9,83,3、热力除氧器的设计,2022/12/9,84,3.8 蒸汽蓄热器及其附件,2022/12/9,85,3.9 燃料替代,蒸汽压力1MPa，热焓665.5Kcal/kg；计算未计及水处理费用、电费和人工成本；发电量未计及成本缩减,2022/12/9,86,3.10 锅炉优化控制,2022/12/9,87,四、蒸汽热力系统节能,2022/12/9,88,俗话说，工业企业开工四件事：水、电、汽（蒸汽）、气（压缩空气）。蒸汽作为应用最广泛的热量载体，广泛应用于石油、石化、化工、造纸、包装、食品、酿造、烟草、医药等领

32、域，占工业用能的50%以上。主要用途有：,换热 伴热 机械驱动力 工艺混合,加湿 干燥 采暖 吹扫等,4.1 蒸汽的主要用途,2022/12/9,89,蒸汽作为传热介质的主要优点,蒸汽热容量高，输送同样热量时，管道费用低 蒸汽是最适合长距离传递的热量载体 蒸汽管道中，只要有压力降就有流动，省去了昂贵的循环泵系统 蒸汽系统弹性大，在一定范围内负载调节简便 蒸汽使用二通控制阀就能控制，避免使用三通阀 温位容易控制，控制了压力就控制了温度 传热量容易计算和控制，控制了流量就控制了热量 蒸汽无色无味，不污染环境 蒸汽到介质的传热系数通常是从水到介质的2倍，传热设备更紧凑 蒸汽传热表面不存在温度梯度，蒸

33、汽充满的空间温度是相同的,2022/12/9,90,4.2 中投保EPC项目案例分析,2022/12/9,91,高温凝结水,4.3 蒸汽热力系统的组成,2022/12/9,92,我国蒸汽热力系统年耗煤量5亿tce，约占全国燃煤总耗量的1/3 整个蒸汽热力系统的热能利用率仅为30%左右，比发达国家低15% 每年由于热效率低下而浪费的煤资源高达12000万tce 输送效率低于92%的蒸汽管网约占全部蒸汽管网的30%以上，由此每年损失标煤2000万tce 凝结水回收率仅30%，浪费大量水资源和余热 我国蒸汽管网上使用的疏水阀达100万只以上，60%处于超标准的漏汽状态，30%处于严重漏汽状态，正常工

34、作的只有10% 不符合要求的疏水阀加上未装疏水阀导致的泄漏，每年损失蒸汽总量约1亿吨，折合2000tce,4.4 蒸汽热力系统能耗现状,2022/12/9,93,饱和蒸汽释放潜热后即凝结成对应压力的饱和水 蒸汽管网并非人们想象的只是气体管网，而是由蒸汽、凝结水、不 凝性气体和污物等组成的多相流 衡量蒸汽品质的参数有：压力及温度、干燥度、干 净、不含空气 凝结水流动过程中，只要有压降，就有闪蒸（二次蒸汽）；所以， 凝结水管网也非人们想象的只是水管网，而是充满闪蒸汽的两相流 用汽压力并非越高越好，而是在满足用户要求的情况下，越低越 好；用汽压力越低，可用热（汽化潜热）越多，排放热（凝结水显 热）越

35、少；用汽压力越高，可用热（汽化潜热）越多，排放热（凝 结水显热）越少,4.5 蒸汽及凝结水系统的特点,2022/12/9,94,4.6 蒸汽热力系统的性质,2022/12/9,95,4.7 水蒸汽的汽化和冷凝（0.6MPa）,2022/12/9,96,4.8 蒸汽温熵图,熵 （KJ/kgk）,温度（k）,临界点,下界线,上界线,水区,饱和区,过热区,0,273.15,p=22.1MPat=374oC,T,S,2022/12/9,97,（一）锅炉排污量未有效控制，排污水余热未充分利用（二）蒸汽主管疏水和保温不良，压降和散热损失大（三）除氧器设计不合理，耗汽量大、 除氧效果差（四）疏水阀蒸汽泄漏

36、（五）烘缸类换热器疏水阀汽锁，安全生产和节能之间的矛盾无法调和（六）间歇式工作换热器真空破坏、换热器腐蚀、换热效率低（七）凝结水管网存在逆向流和非同程流（八）合并疏水 （九）凝结水回收系统设计不合理，输送效率低，闪蒸汽浪费惊人 （十）高热低用现象普遍（十一）人工手动温控 （十二）凝结水含油含铁，冷却循环水含油（十三）低压蒸汽冬夏季汽量不平衡,4.9 蒸汽热力系统常见问题,2022/12/9,98,1、蒸汽产生环节,控制排污 排污水余热利用 正确设计除氧器 充分利用除氧器热阱资源 锅炉出口安装汽水分离器以提升蒸汽品质 分汽缸正确疏水,（1）主要节能点,2022/12/9,99,1、蒸汽产生环节,

37、（2）减少排污的节能效果,2022/12/9,100,（3）充分利用排污水余热,1、蒸汽产生环节,2022/12/9,101,（4）压力除氧器的设计,1、蒸汽产生环节,2022/12/9,102,正确疏水 及时排除空气 超低流速段汽水混排加压回收 高压过热输送，低压饱和使用 经济流速和管径 保温良好 及时过滤污物和残渣 兵站式蒸汽分配系统 蒸汽输配系统全局优化,（1）主要节能点,2、蒸汽输送环节,2022/12/9,103,（2）输送环节疏水系统的问题,排凝管无论在“跨距”和“宽度”上都不能使凝结水全部“陷落”并排出，大量的凝结水被送往下游，降低了管网的传输能力和蒸汽品质,1）排凝管径过细,2

38、022/12/9,104,2）主管疏水不良形成的后果,冷凝水在任何管道下垂的低点积聚，形成水块（流速约2m/s）；当水块随蒸汽运动时被加速到蒸汽的流速（约30m/s）；若水块突然改变方向，则水中的动能被释放出来，引发强烈的类似管道被敲击的噪声和振动，称之为水击。发生水击时局部压力可达到蒸汽压力的900倍！,2022/12/9,105,3）水击破坏现场,2022/12/9,106,4）正确的疏水点布置,2022/12/9,107,（3）汽水分离器和过滤器,2022/12/9,108,（4）水击现象的潜在来源,2022/12/9,109,（5）偏心变径与同心变径,2022/12/9,110,确保换

39、热器的高能效 减压使用蒸汽 主要设备前安装汽水分离器 加热过程自动温度控制 正确设计疏水系统 真空破除及排除空气 捋顺凝结水余压次序 加强日常巡检和维护,（1）主要节能点,3、用汽环节,2022/12/9,111,1）实际的传热过程,（2）传热过程节能分析,2022/12/9,112,2）总导热系数计算实例,计算所得总传热系数为：U1108W/（m2） 排除凝结水和空气后计算所得总传热系数为：U21250W/（m2） 再除掉两侧污垢后计算所得总传热系数为：U25000W/（m2）,2022/12/9,113,2）总导热系数计算实例续,计算所得总传热系数为：U4108.7W/（m2） 空气、水和

40、污垢对传热的影响占主导地位 消除空气、水膜和污垢对改善传热，效果十分显著,2022/12/9,114,破真空器工作原理,2022/12/9,115,1）惊人的蒸汽泄漏损失,（3）疏水环节节能分析,2022/12/9,116,$,购置及维护成本,泄漏损失,2）哪个更费钱？,2022/12/9,117,3）疏水阀的分类及其工作原理,2022/12/9,118,启动状态,关闭状态,A、热静力疏水阀工作原理,2022/12/9,119,阀门关闭时排空气,阀门开启时排凝阻汽,B、浮球热静力疏水阀工作原理,2022/12/9,120,C、倒置桶疏水阀工作原理,2022/12/9,121,D、热动力疏水阀工

41、作原理,2022/12/9,122,不变成本 1、购买成本 2、安装成本 3、日常维护成本可变成本运行成本 4、频繁更换成本 5、更换失效阀门之前的蒸汽损失 6、查找失效阀门的工时成本,维持稳定,持续改进,4）舍得不变成本、控制可变成本,2022/12/9,123,疏水阀属管网产品，它正常工作与否一半以上的原因来自管网，而不是产品本身,5）非疏水阀的疏水问题闪蒸汽憋压,2022/12/9,124,6）疏水阀应用实例烘筒排凝管汽锁,A、 通过虹吸管，蒸汽压力足以把凝结水提升至疏水阀并排出,2022/12/9,125,（10）疏水阀应用实例烘筒排凝管汽锁,B、当滚筒底部凝结水的液面低于虹吸管的末端

42、时，蒸汽进入虹吸管和疏水阀，疏水阀关闭,2022/12/9,126,（11）疏水阀应用实例烘筒排凝管汽锁,C、由于汽锁，凝结水无法排出，滚筒内积水越来越多，烘干效率越来越低。当滚筒积水满至中线以上时，导致设备损坏,2022/12/9,127,（12）疏水阀应用实例烘筒排凝管汽锁,D、解除汽锁,2022/12/9,128,捋顺凝结水余压次序，避免相互干扰 前沿分散加压回收凝结水 喷射加压回收闪蒸汽 定压闪蒸回收闪蒸汽 凝结水自动泵取代电泵输送高温凝结水 正确保温 及时消除水击,（1）主要节能点,4、凝结水回收环节,2022/12/9,129,2.5 MPa蒸汽,1.0 MPa蒸汽,0.3 MPa

43、蒸汽,凝结水,逆向流动,背压高,背压中,背压低,逆向流动,非同程回路,（2）不合理的凝结水流程,2022/12/9,130,2.5 MPa蒸汽,1.0 MPa蒸汽,0.3 MPa蒸汽,凝结水,（3）改进后的凝结水流程,2022/12/9,131,（4）不合理的非同程疏水,2022/12/9,132,（5）改进后的同程疏水,2022/12/9,133,5、凝结水净化环节,（1）高温凝结水净化处理的技术背景,经除盐处理的凝结水约携带蒸汽热量的25，是宝贵资源 凝结水中常常含过量油类污染物和有害离子 高温凝结水中油类物质多处于乳化和溶解状态 有害离子则以可溶的离子状态或微小的胶体形式存在 油类物质和

44、有害离子净化设备的再生工艺障碍很多 凝结水被迫降级使用或直接排放 凝结水精处理成为节能、节水的重要课题,2022/12/9,134,5、凝结水净化环节的主要问题,（2）现有的高温凝结水净化方法,1）活性炭除油技术（系统不除铁）； 2）粉末树脂覆盖过滤除油除铁技术； 3）高密度纤维阻截除油技术（系统不除铁）； 4）高密度滤元阻截、过滤除油除铁技术； 5）陶瓷超滤过滤除油除铁技术。,2022/12/9,135,5、凝结水净化环节的主要问题,（3）现有凝结水净化方法的主要问题,1）机理上不是阻截法、就是过滤法，只能有效处理游离态油、机械分散油 以及悬浮态和胶体态金属腐蚀物，当处理乳化油分子、溶解油分

45、子、 Fe2+、Fe3+等杂质时，要想达到中、高压锅炉进水标准，十分困难。2）压降损失大，流动困难2）再生困难3）铁离子去除困难因此，上述方法基本都处在尝试性使用阶段，几乎没有成功案例。,2022/12/9,136,5、凝结水净化环节的主要问题,（4）类萃取树脂除油技术,2022/12/9,137,5、凝结水净化环节的主要问题,（5）粉末树脂除铁技术,2022/12/9,138,4.10 案例分析空气加热器组,1、常见接法一,2022/12/9,139,4.10 案例分析空气加热器组,2、常见接法二,2022/12/9,140,4.10 案例分析空气加热器组,3、正确的接法,2022/12/9

46、,141,4.10 案例分析空气加热器组,4完美的配置,2022/12/9,142,五、流体自动控制系统,2022/12/9,143,控制设备（电动/气动控制阀）,工艺设备（水箱或换热器）,执行器,电子控制器,传感器,蒸汽输入,1）假设要将产品从20加热到4045之间2）保持产品在40将是最经济的3）如果有20的时间产品维持在45，蒸汽消耗将增加54）如果平均温度保持43，蒸汽消耗将增加15,蒸汽输出,被加热介质输入,被加热介质输出,排凝,5.1 自动温控节能原理及实例,2022/12/9,144,1、直接作用式温度控制系统整体布置图,2022/12/9,145,液体膨胀自作用温度控制系统原理

47、图,2022/12/9,146,2、导阀型自作用温度控制系统整体布置图,2022/12/9,147,3、气动式温度控制整体布置图,2022/12/9,148,4、电动式温度控制整体布置图,2022/12/9,149,5.2 自动压力调节与控制（减压阀）,1、减压阀的分类,调节阀,控制阀,减压阀,自作用式,先导式,气动式,电动式,电气式,2022/12/9,150,2、自作用式减压阀,2022/12/9,151,低排量直接作用式减压阀,2022/12/9,152,3、先导式减压站,2022/12/9,153,先导式减压阀工作原理示意图,2022/12/9,154,4、气动式减压站,2022/12

48、/9,155,5、电动式减压站,2022/12/9,156,6、电气式减压站,2022/12/9,157,六、高效电机与变频调速,2022/12/9,158,高效电动机适用于连续工作定额、负载稳定且无特殊要求的设备上 特别适用于负载率较高（如70以上）和连续运行时间较长（如年运行时间在3000h/125d以上）的设备 机械设备配套是电动机的主要用户类型。高效电动机在机械配套中主要分布在泵、风机和气体压缩机上，其次是石化设备、石油设备、矿山机械和冶金机械等,6.1 高效电机,1、 高效电机的特点及应用,2022/12/9,159,6.1 高效电机,2、 高效电机在主要机械设备中的应用比例,202

49、2/12/9,160,20世纪70年代以前，工业应用的电力拖动设备80左右均采用交流电动机的恒速拖动，而变速拖动系统大多数采用直流调速系统 人们一直希望用交流电动机调速系统来取代直流电动机调速系统 随着电力电子技术、微电子技术及控制理论的发展，作为交流调速中心的变频调速技术得到了显著发展和广泛应用 变频调速技术应用在负载率偏低和流量变动较大的风机、泵类和压缩机等流体设备的电力拖动上可获得显著的节电效益 功率越大、负荷变化越显著，节能效果也就越明显,6.2 变频调速,1、 变频调速的发展与应用,2022/12/9,161,6.2 变频调速,2、 变频调速原理和方法,N=60F/P,P：极对数,F

50、：频率,N：转速,改变极对数（有级调速）改变输入频率（无级调速）变频器,调速方法：,2022/12/9,162,6.2 变频调速,3、交直交变频器原理图,交,交,直,整流器,逆变器,中间电路,电动机,控制电路,2022/12/9,163,6.3 应用实例一,电机（效率 90%）,高效电机 (95%),调速 90%,耦合 99%,耦合 99%,高效泵 88%,泵 77%,节流 66%,管道 69%,低阻管道 90%,输入 100%,输入 46%,工作输出 31%,能效 : 31%提高至67%,工作输出 31%,2022/12/9,164,6.4 应用实例二：水泵调速节能,转速（n）下降10%，流